A Karlson Hangfal Építés Titkai és Technikái
Az otthoni hangszórók építése sokak számára vonzó hobbi, amely lehetővé teszi a testreszabott hangzást és a barkácsolás örömét. A Karlson hangfalak egyedi tervezési elvek alapján készülnek, és megfelelő ismeretek birtokában lenyűgöző hangminőséget produkálhatnak. Ez a cikk bemutatja a Karlson hangfalak építésének alapjait, a tervezési szempontokat, és a lehetséges buktatókat.
A Hangdoboz Tervezés Alapelvei
Sokan vélik úgy, hogy hangdobozt építeni szerencse kérdése. Bár némi szerencse is kell, mint mindenhez az életben, a legnagyobb körültekintéssel készült hangdobozok általában jobb eredményt produkálnak. A valóságban mindig maradnak elhanyagolt, vagy még fel sem tárt tényezők, amelyek képesek befolyásolni a végeredményt, többnyire negatívan.
A tervezés során fontos megérteni, hogy az erősítő harmonikus torzítása hogyan befolyásolja a hangzást. Kezdetben a harmonikus torzítást (THD) mérték, később kiderült, hogy a páros harmonikusok, különösen a második, felelős az un. kellemes hangzásért. A páratlan harmonikusok viszont a "sterilnek" jellemezhető hangzást okozzák.
Vizsgálni kezdték továbbá a tranzisztorok hőstabilitását és még sok más tényezőt. Régebbi szaklapokban, mint például a Rádiótechnika újságokban is találhatók erre vonatkozó olvasmányok.
Tehát, szükséges egy kis szerencse, de ennek szerepe a minél alaposabb ismeretek birtokában, minél alaposabb tervezés során minimalizálható. Egy teljesen "hasraütésre" készített dobozhoz már nem csupán szerencse, hanem vakszerencse kell!
Például egy reflexcsővel ellátott doboznál sokszor azért szurkol az ember, hogy legyen értékelhető basszusa, míg T/S paraméterek szerint tervezett doboz esetén ez nem kérdés. Azonban felmerül a kérdés, hogy a hangszóró egyes, a T/S modell által figyelmen kívül hagyott jellemzői hogyan alakulnak.
Ha egy hangszórónk magas Qts paraméterrel rendelkezik, és ez alapján zárt dobozt méretezünk neki, majd "kocsmafizikával" úgy gondoljuk, hogy kellene ide egy reflexcső, akkor mi történik? A hibás hangzás megszűnik, mert a reflexcsövön keresztül rezgő levegő jelentős hangnyomást produkál, és ez a hatás érvényesül. A probléma nem a modellezéssel van, hanem valamilyen elhanyagolt jellemző rondított bele a dolgunkba, és nem biztos, hogy tudjuk vagy rájövünk, mi az!
A hibás műszaki működés bajt is okozhat!
Kétféle megközelítés van a kívánt hang kapcsán:1. Hangreprodukciós: minél jobban közelítse meg, hűen közvetítse az eredeti műsort.2. Speciális (hatásvadász) hangzás: hanghatás, effekt elérése.
A hangreprodukciós céloknál a hangsugárzókat vesszük figyelembe. A kiegyenlített frekvenciamenetű hangsugárzó kevésbé mutat torz, hibás jelleget, és közelebb áll a valós hangreprodukcióhoz. Ezt a kiegyenlített frekvenciamenet jellemzi. Példaként legjobban a mozis szubok esete hozható, ahol inkább cél az erős, brutális mély (effekt), mintsem a hű hangvisszaadás.
Fontos megérteni, hogy milyen műszaki viselkedéssel érhető el a kívánt hangzás. Ha mennydörgős mélyet akarunk, akkor 30-40Hz-en legyen jól elkent, pocsék impulzus-válaszú rezonáns kiemelés. Azt is figyelembe kell venni, hogy milyen Q-val, milyen széles a kiemelés a frekitartományban, és mennyire rezonál. Ezek egymásra keveredve más, tömörebb hanghatást adnak.
Egy másik példa a különféle hifi erősítőkön található hangszínszabályzó áramkörök esete. Minden hifihez, minden hangszínszabályzóhoz annyi féle karakterisztika tartozik, és mind máshogyan szól. Furcsa, hogy sokan egyből véleményt formálnak egy keverő hangszínszabályzójáról, miután kicsit megtekergették.
Előkészületek és Szempontok
Mielőtt megkezdenénk egy hangdoboz tervezését-építését, először mindig az igényeinket és lehetőségeinket mérjük fel. Ekkor dől el, hogy milyen hangszórót választunk és azt hol szerezzük be.
Tisztázni kell, hogy mit is szeretnénk: milyen felhasználási célra, mekkora méretben, milyen mélyátvitellel, milyen erősítőhöz, milyen lehallgató helyiségben fogjuk használni, milyen kvalitásoknak kell megfelelnie (pl. kitűnő zenei hangminőség, vagy elég, ha csak jó hangos).
A lehetőségek alatt az értelemszerűen a hozzáférhető, beszerezhető hangszórókat és anyagokat, valamint azok árcéduláját értjük. A tervezés során érdemes a rendelkezésre álló információkat összevetni, fórumokon, DIY méréseket keresni, hogy nagyjából milyen hangváltó konstrukció lesz majd jó.
Az Alacsony-Frekvenciás Viselkedés Tervezése
Ebben a pontban a rendszer alacsony-frekvenciás viselkedését tudjuk előretervezni, nagyjából a 2-300Hz alatti tartományt érintve. Ebben a tartományban olyan nagy a hang hullámhossza, hogy a doboz pontszerűnek tűnik hozzá képest. A doboz térfogata és a hangszóró T/S paraméterei határozzák meg az alsó határfrekvenciát. A dobozon belül a különféle jellemzők változása homogén, így a doboz belsejének bármely pontján azonos a nyomás, nem jön létre hullám, csak nyomásváltozás.
A doboz belsejében a levegő rugalmas közegként viselkedik, a reflexcső légdugója pedig koncentrált tömegként. Ezek határozzák meg a doboz méretét és az érzékenységet.
Fontos, hogy figyeljünk a hangszóró mechanikai viselkedésére, hisz alacsony-frekvencián jelentős a membránkitérés. A jobb hangdoboz-modellező szoftverek ezért grafikonban fel is rajzolják a membránkitérést. Itt is fontos tudni, hogy kb. a hangszóró valós képességeihez kell igazodni, a marketing adatlapok sokszor eltúlozzák a kitérést!
A hangnyomás szintek jelentősen nőnek, alapesetben oktávonként a négyszeresére. Ha minél mélyebbre akarunk menni (feltéve, hogy a hangszóró T/S paraméterei engedik), akkor már kis f3 javulásért is milyen sokat kell fizetnünk membránkitérésben! Fontos, hogy a rendszer dinamikus viselkedése is rendben legyen, a nagyon lengedezős, rezonáns viselkedés búgóssá teszi a dobozt.
Modellezés és Kompromisszumok
Sokféle módon lehet méretezni a hangdobozt, vannak jó és rossz megoldások is. Az un. "gyors" módszereket el kell felejteni, mert nem adnak pontos eredményt. Nem veszik figyelembe sem a mechanikai viselkedést, sem a különféle veszteségeket.
A modern hangdoboz tervezés alapja a számítógépes modellezés. Számos ilyen szoftver áll rendelkezésre (pl. WinISD, BassBox Pro), fontos, hogy helyesen, tudatosan használjuk őket! Azonban a szoftverek automatikus számolószkriptjeire vakon hagyatkozni nem szabad! Ezek a programok elsősorban a frekvenciamenet, csoportfutás (ez a dinamikus viselkedésről, rezonáns/lengő viselkedésről, pontosságról árulkodik), és membránkitérés felrajzolásában pontosak, erre kell tehát használni őket.
A tervezés során kompromisszumokat kell kötni, melyeket csakis az ember tud mérlegelni és meghozni, se képlet, se program nem képes rá! Figyelembe kell venni az egyéni kívánalmakat is, mint például, hogy mi a fontosabb: a jól megfogott membránkitérés és jó mechanikai terhelhetőség, vagy inkább a jó alsó határfrekvencia a terhelhetőség kárára?
A Hangszórók Elrendezése és az Állóhullámok
A doboz geometriája és a hangszórók elrendezése is alapvetően befolyásolja a hangzást. A dobozban a párhuzamos oldalfalak között hullámverés jön létre, ez az állóhullám rezonancia. Az állóhullámok károsan hatnak a hangképre, riplét keletkeztetve az átvitelben, és éles lecsengést okozva a vízesés diagramon.
Az állóhullámok jól csillapíthatóak a doboz belsejébe tett csillapítóanyagokkal. Fontos azonban, hogy megfelelő anyagot használjunk, mert például a szivacs nem mindig ideális. A csillapítóanyag helye, a reflexcső és a hangszóró elhelyezése sem mindegy.
A doboz belső méreteivel együtt szükséges vizsgálni az előlap akusztikai hatását is. Az előlap mérete (szélessége/magassága) befolyásolja a hang terjedését. Egy bizonyos frekvencia alatt a sugárzás előre felé kezd irányított lenni, ami a "baffle-step" hatást eredményezi.
Diffrakció és Hangszórók Elhelyezése
A doboz élein leváló hullámfront diffrakciót okoz, ami másodlagos sugárzást hoz létre. Ezek a másodlagos hullámok hozzáadódnak az elsődlegeshez, és befolyásolják az eredő hangképet, erősítve vagy csillapítva azt. A jelenség csökken, ha a doboz éleit lekerekítjük vagy rézsútosan lemarjuk.
A hangszórók elhelyezése is kulcsfontosságú. A hangszórók közötti vízszintes távolság jelentős hatással van a sztereó képre. Ha a hangszórókat túl messze helyezzük el egymástól, vagy túl közel, az ronthatja a hangkép koherenciáját. A magassugárzó és a mélyközép sugárzó optimális elhelyezése is kiemelt figyelmet érdemel.
A hangszórók éleinek lekerekítése, vagy a rézsútos kialakítás csökkenti a diffrakciót. A doboz előlapján a felesleges élek, szintugrások mellőzése, és a hangszórók szintbe süllyesztése is javítja a hangképet.
A Hangszórók Parciális Rezgései
A hangszórók magasabb frekvenciákon fellépő parciális rezgéseinek modellezése rendkívül bonyolult. A membránok és a kosarak saját-rezonanciái befolyásolják a hangzást. A "break-up" frekvencia az a pont, ahol a kónusz külső része már nem úgy rezeg, mint a közepe, és a membrán gyakorlatilag önálló életet kezd élni.
Ezek a jelenségek nehezítik a pontos modellezést, és gyakran csak tapasztalati úton, mérésekkel lehet őket korrigálni. A megfelelő csillapítás és a hangszórók körültekintő kiválasztása elengedhetetlen a jó minőségű hangfal elkészítéséhez.
Kimatika: Chladni-lemez - hang, rezgés és homok
A Karlson hangfal építés tehát nem egyszerű feladat, de a megfelelő elméleti háttérrel és gyakorlati tapasztalattal lenyűgöző eredményeket érhetünk el. A tervezés, a modellezés, az anyagválasztás és a kivitelezés mind hozzájárulnak a végső hangminőséghez.
tags: #karlson #hangfal #epites